현대 제트기는 당연하게 여기기 쉬운 공학적 경이로움입니다. 예를 들어 독특하게 설계된 보잉 787 드림라이너(Boeing 787 Dreamliner)를 생각해 보십시오. 이 제트기에 올라타면 별 생각 없이 바로 받아들여지는 것 중 하나는 전시된 전자 제품의 엄청난 양입니다. 먼저 고려해야 할 조명, 엔터테인먼트 시스템, 주방과 같은 눈에 보이는 장치가 있습니다. 표면 바로 아래를 파면 플라이 바이 와이어 시스템, 센서, 조종석 제어 장치 및 장비가 있으며 각각 안정적인 전력 공급이 필요합니다. 전체적으로 보잉 787에는 약 57마일의 전기 케이블이 연결되어 있습니다.
이러한 모든 전자 장치에는 많은 전력이 필요하며 그 중 대부분은 엔진에서 공급됩니다. 그러나 눈썰미가 있는 분들은 여기에서 큰 문제를 발견하게 될 것입니다. 제트 엔진은 전기 에너지가 아닌 기계적 에너지를 생산하며, 엔진의 출력을 사용 가능한 전기 에너지로 변환하려면 무언가가 필요하다는 것입니다.
기계적 에너지를 전력으로 변환하는 방법에는 여러 가지가 있지만 최신 제트기에 탑승하면 기내 영화를 볼 수 있는 발전기가 될 것입니다. 교류 발전기는 여전히 소형 피스톤 엔진 항공기와 진입로에 있는 자동차에 사용되지만 현대 제트기의 전기 수요는 전혀 다릅니다.
보잉 787과 57마일의 배선으로 돌아가 보면, 이 비행기의 배선 설계도에는 17개의 변전소에 전력을 공급하는 6개의 발전기가 포함되어 있습니다. 현대 항공 교류 발전기는 효율적이고 안정적이며 가볍습니다. 이것은 교류 발전기가 그렇게 좋다면 왜 제트기에서는 이를 사용하지 않는가라는 질문을 던집니다. 짧은 대답은 규모입니다. 전기적으로 말하면 현대 제트기는 게걸스러운 기계입니다. 비행기를 공중에 유지하고 승객과 승무원을 편안하게 유지하려면 항공 전자 공학, 엔진, 실내 온도 조절 시스템 및 비행 제어 장치가 모두 필요합니다. 이를 위해서는 소형 발전기가 공급할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 전력이 필요합니다.
제트기가 발전기를 사용하는 이유
제트 엔진은 엄청나게 빠른 속도로 회전하는 반면 전면 팬은 2,500~4,000rpm 범위 내에서 회전하므로 제트 엔진의 팬 중앙에 나선 모양이 그려져 있는 경우가 많습니다. 그러나 이것이 빠른 만큼 상황이 흥미로워지기 시작하는 것은 내부 고압 챔버에서입니다. 여기에서는 고압 코어가 훨씬 더 빠른 속도로 회전합니다. 롤스로이스 엔진에서는 10,000rpm이 일반적입니다. AGB(액세서리 기어박스)라는 영리한 엔지니어링을 통해 발전기를 구동하는 것은 엔진의 이 부분입니다.
이것이 문제의 핵심입니다. 이 설정에 소형 발전기를 연결하는 것은 확실히 흥미로운 실험이 될 것이지만, 또한 단기적인 실험이 될 것입니다. 항공기 발전기는 이러한 극한 조건을 위해 제작되었습니다. 그것들은 크고, 매우 냉각되어 있으며, 모든 엄청난 전력을 전기로 변환하여 37,000피트 상공에서 휴대폰을 충전할 수 있도록 설계되었습니다. 간단히 말해서, 발전기는 제트 엔진의 극한 RPM을 가져와 이를 안정적인 고전압 AC 전력으로 변환한 다음 수십 마일의 구리선에 분산시킵니다.
제트기에 동력을 공급하는 발전기
장기적으로 볼 때 비행은 여전히 가장 안전한 운송 수단이며, 국제항공운송협회(International Air Transport Association)의 데이터가 이를 뒷받침합니다. 이는 대부분의 중요한 시스템이 필요한 순간에 즉시 작동할 준비가 되어 있는 백업을 갖추고 있는 우리가 비행하는 제트기의 엔지니어링에 크게 기인할 수 있습니다. 이는 전기 시스템에도 적용되며 현대 제트기가 단일 유형의 발전기에 의존하지 않는 이유입니다. 오히려 최악의 상황이 발생할 경우 고삐를 잡을 준비가 된 안전 장치 시스템으로 설계되었습니다.
이 생태계의 핵심에는 엔진 구동 발전기가 있습니다. 이들은 시스템의 일꾼이며 AGB에 고정되어 비행 중 항공기 전력의 대부분을 생산하는 발전기입니다. 지상에서는 또는 고장이 발생하는 경우 보조 동력 장치, 즉 APU라고 불리는 발전기가 그 역할을 대신합니다. APU는 자체 발전기를 구동하는 축소된 제트 엔진과 같습니다. 비상 전원뿐 아니라 때때로 항공기 엔진 시동에 사용되기도 합니다. 마지막으로 램에어 터빈이 있습니다. 극단적인 비상 상황에서는 이를 항공기 기류에 떨어뜨려 중요한 시스템에 비상 전력을 공급할 수 있습니다.
발전기 유형에 관계없이 모두 생산하는 전기 유형이라는 한 가지 공통점이 있습니다. 미국 가정에서 사용되는 50Hz 또는 60Hz AC와 달리 항공기 시스템은 115V, 400Hz AC 전원으로 작동합니다. 주파수가 높을수록 항공기 설계자가 더 가벼운 변압기, 더 작은 모터 및 발전기를 사용할 수 있으므로 이는 중요합니다. 이 모든 것이 항공기 제조업체에게 성배와도 같은 항공기 무게를 줄이는 것입니다.
